CN108682076A - 一种用于充电桩的移动互联运维***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个技术方案是提供了一种用于充电桩的移动互联运维***，包括具有本地计费功能的充电桩，其特征在于，还包括独立于充电桩的移动互联运维装置及至少一台带有互联网接入功能的运维服务器。本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述***的用于充电桩的移动互联运维方法。采用本发明后，能够使得原有未联网计费的充电桩具有统一的远程运维管理功能、并且相关数据可以实时计费统计实现数据上传、下载交互，如若充电桩附件存在非充电车辆占用可进行有效提醒，提高充电车位周转率，一旦设备存在雨水浸没设备的风险，即使发出警报并切断外部供电，减少人员及财产损失。本发明有效地减少更换充电桩的设备拆装形成的设施浪费的同时兼容旧有充电桩运维平台，从而提升原产品的适用范围及生命周期。

Description

一种用于充电桩的移动互联运维***及方法
技术领域
本发明一种充电桩远程运维***及基于该运维***的运维方法，主要用于改造升级已建设的支持本地刷卡为主的计费充电桩的升级换代，将本地运维数据、计费数据上传，同时具有车位占用提醒、积水上升设备保护功能，并拓展支持二维码扫码用户关联、用户计费、故障报警等。
背景技术
目前，充电桩厂商多种多样，由于国家充电桩发展的不同阶段原因，各个厂家对于刷卡、二维码、国标插头的支持等也大相径庭。随着，新能源车用户的不断增多，充电桩的数量也在不断增加。然而，现有的充电桩仅具有本地计费及一些基本的本地检测功能。如何对这些充电桩进行统一的有效管理是一个难题，为此需要将充电桩统一接入网络。但因为历史原因旧有制造的充电桩大多不具备上述功能，为了实现网络接入，以现有的技术手段需要对充电桩进行整体的更换，不仅造成资源上的浪费，而且费时、费力，可行性较低。
同时，现有的充电桩管理***/方法也存在一些问题。例如：申请号为201611145023.7的发明专利申请提出了一种充电桩的统一计费方法，其对计费费率有一定要求，但不涉及运维数据的上传、交互等。申请号为201710549490.4的发明专利申请公开了一种充电桩***及管理方法，其仅对充电桩插头检测做了限定，存在一定局限性。申请号为201620209498.7的发明专利申请与申请号为201710291478.8的发明专利申请提出了一种新型充电桩，其计费方法均支持二维码扫码方式，同时可以上传周期***互数据，以满足充电数据同步。但其相关数据开销较大，相对的对设备损坏和用户反馈并不存在预警与相关渠道，一旦设备损坏就不能及时反馈响应，影响到用户体验。
当前也经常发生充电桩专用车位被燃油汽车所占用，该情况无法得到有效处理；再来，随着充电桩布局逐步进入大街小巷，不同厂家与标准在设计之初就对充电桩的运维平台有不同的要求，使得各运维平台互不兼容，运维无法直接与外网应用统一互联互通，造成运维成本提高与运维响应不及时。倘若在多雨地带使用未经升级改造的充电桩，水位一旦高于充电桩的保护区域使得设备产生漏电，则产生的生命财产损失将不可估量。
发明内容
本发明的目的是：在不用整体更换充电桩的情况下实现设备更新、设备状态跟踪、并有效解决充电桩专用车位被燃油汽车所占用、多雨季节水位过高的设备保护问题等。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种用于充电桩的移动互联运维***，包括具有本地计费功能的充电桩，其特征在于，还包括独立于充电桩的移动互联运维装置及至少一台带有互联网接入功能的运维服务器，其中：
移动互联运维装置包括内部数据通讯模块、数据汇总CPU、移动数据通讯模块及复合电桩监控模块，其中：
移动互联运维装置与至少一个充电桩相连后，由数据汇总CPU通过内部数据通讯模块与充电桩进行数据交互，同时，多个移动互联运维装置的所有数据汇总CPU通过各自的移动数据通讯模块经由无线网络与一台运维服务器进行数据交互；用户利用智能终端通过互联网接入运维服务器，从而通过相应的移动互联运维装置查看对应的充电桩的状态或通过相应的移动互联运维装置向对应的充电桩下达指令；
复合电桩监控模块用于：1)识别当前停车位是否被非新能源汽车占用或新能源汽车在完成充电后是否未及时驶离当前停车位，若是，则通过数据汇总CPU经由运维服务器及互联网向用户发出告警；
2)识别当前水位信息，对充电桩浸水漏电风险进行防护。
优选地，所述复合电桩监控模块包括超声波距离识别模块一及摄像头，超声波距离识别模块一定期判别是否有物体到达当前停车位，其与充电桩之间的判定距离为可充电距离，若是，则摄像头对物体进行拍照并利用照片对车牌进行识别，若车牌识别存在异常则启动停车超时处理判别机制，若正确识别车牌，则判断当前车辆是否为新能源车辆，若不是，则启动停车超时处理判别机制，若是，则判断当前移动互联运维装置及对应的充电桩是否处于工作状态，若是，则进入下一个周期，若处于非工作状态，则启动停车超时处理判别机制；
停车超时处理判别机制被启动后，数据汇总CPU经由运维服务器向接入互联网的后台或用户发出停车位被非法占用告警，同时上报识别得到的车牌号码，便于用户或相关管理方及时进行处理。
优选地，所述复合电桩监控模块还包括超声波距离识别模块二，超声波距离传感模块二设置成垂直对地面扫描，实时获得最低平面(即水平面)与超声波距离传感模块二之间的实时平面高度距离，并设定不同的平面高度阈值，当实时平面高度距离达到各平面高度阈值时，通过摄像头获取地面图像，并将获取的图像与车牌信息上传至运维服务器及车牌信息所对应的用户。
优选地，设定最高平面保护阈值，当所述实时平面高度距离达到最高平面保护阈值时，则所述复合电桩监控模块触发充电桩的断电保护功能，随后复合电桩监控模块利用剩余电量始终定期对外发送必要信息，直至自检确认水位退回通知运维恢复充电桩供电，或运维人员在剩余电量无法自持供电对外传输信号之后，定期检修恢复充电桩供电。
本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述***的用于充电桩的移动互联运维方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、充电桩及与充电桩相连的移动互联运维装置上电后分别进行自检，充电桩及移动互联运维装置分别判定自身的自检状态，移动互联运维装置将与其相连的充电桩的自检状态汇总后连同自身的自检状态打包后上传至运维服务器，由运维服务器将各移动互联运维装置及各充电桩的自检状态汇总后上传至接入互联网的管理端，由管理端根据接收到的自检状态判断各充电桩及移动互联运维装置是否正常，若是，进入下一步，若否，则相应的充电桩及移动互联运维装置等待管理端的异常检修；
在此过程中，若运维服务器与移动互联运维装置无法建立通信，则将相应的移动互联运维装置的自检状态标记为异常，等待管理端的异常检修；
步骤2、充电桩自主运行，移动互联运维装置与已运行的充电桩进行数据交互，并同时与运维服务器进行数据交互，移动互联运维装置定期和/或实时向运维服务器上传运维数据；
充电桩自主运行后，超声波距离识别模块定期判别是否有物体到达当前停车位，其且与充电桩之间的距离为可充电距离，若是，则摄像头对物体进行拍照并利用照片对车牌进行识别，若车牌识别存在异常则启动停车超时处理判别机制，若正确识别车牌，则判断当前车辆是否为新能源车辆，若不是，则启动停车超时处理判别机制，若是，则判断当前移动互联运维装置及对应的充电桩是否处于工作状态，若是，则进入下一个周期，若处于非工作状态，则启动停车超时处理判别机制；
步骤3、充电桩自主运行状态下，超声波距离识别模块二垂直对地面扫描，结合多点采样的信息，以少数服从多数判定新的地平面平均高度对预设的水平面阈值进行响应，当达到运维设备商设定的阈值时触发摄像头拍下水情及车位是否有车的信息以供运维商进行维护与操作，并发送1次带图片的彩信信息给到用户提醒尽快移车以免财产损失。
优选地，当地平面平均高度达到最高平面保护阈值时，若充电桩未归位，则以充电桩拖地时最低点为参考点主动断开密封于防水盒中的充电桩接线电源，利用装置自带锂电池继续对外定期发送地平面平均高度信息直至锂电池供电中断或运维人员检修后恢复设备功能，若充电桩归位，则按照运维商预设的设备最低无短路保护点高度进行断电保护。
采用本发明后，能够使得原有未联网计费的充电桩具有统一的远程运维管理功能、并且相关数据可以实时计费统计实现数据上传、下载交互，如若充电桩附件存在非充电车辆占用可进行有效提醒。特别的，值雨季时，充电桩附近水位上涨，充电设备对附近存在漏电隐患，使用本发明可防患于未然提前切断接入电源并告知运维提前进一步进行其余的用电防护操作，减少生命财产的损失。本发明还因引入的装置仅需对充电桩进行适当改造，有效地减少更换充电桩的设备拆装形成的设施浪费的同时兼容旧有充电桩运维平台，从而提升原产品的适用范围及生命周期。
附图说明
图1为运维升级装置构造简图；
图2为复合电桩监控模块要件及信号输出流程图；
图3为新增装置后充电桩及运维***流程图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明提供的一种用于充电桩的移动互联运维***的构件要素包括一台原有的具有计费功能的充电桩、本发明新增的移动互联运维装置以及本发明新增的至少一台带有互联网接入功能的运维服务器。移动互联运维装置需至少包含一个具有短信功能的移动数据通讯模块、数据汇总CPU、复合电桩监控模块、防水外壳、带电源转换的可充电锂电池、断电保护开关、大电流防水电源接线盒以及与原充电桩通讯的电平转换模块。
以一个常规的刷计费卡式充电桩的升级改造案例为例进一步说明本发明：新增的移动互联运维装置最小实施案例包括数据汇总CPU、移动数据通讯模块、与原充电桩通讯的电平转换模块组、车位占用识别模组与天线，其分别实现功能见图1运维升级装置构造简图，简介如下：
1、数据汇总CPU：数据汇总CPU与现有的充电桩的数据交互项由远程的运维服务器设定，以GB/T 27930为例，则包含如表1所示的必要交互项。
表1充电数据必要项对应表(适配GB/T27930)
当然，交互项不仅限于上表，也包括与充电桩厂家协调后，可获取的其他信息。对于上述的所有信息，数据汇总CPU都可以进行采集、转储、上传，以实现充电桩数据中转与外部互联的功能。
2、作为内部数据通讯模块的电平转换模块组：实现与原有的具有计费功能的充电桩进行数据交互的能力。根据充电桩的接口，电平转换模块组可支持RS232、RS485、USB、以太网等主流通讯方式，根据提供数据的丰富程度实现的运维效果略有不同(默认支持表1充电数据必要项对应表中的数据内容)。
3、移动数据通讯模块：支持与运营商进行短信与网络数据互联功能，数据汇总CPU通过移动数据通讯模与运维服务器进行数据交互。其可实现2G～4G网段的互联通信，甚至可以实现NB-IOT的移动互联通讯。可实施案例包括支持AT指令的移远EC20通讯模块，支持所有国内运营商2G-4G网段的链路传输，可将运维数据进行打包与分包实现充电桩数据与运维供应商的交互功能。
4、复合电桩监控模块，结合图2，包括一个支持夜视功能的摄像头、车牌识别专用芯片及多个超声波距离感应雷达。
其中移动通讯模块、数据汇总CPU、与充电桩内部通讯的电平转换模组均与为其供电的锂电池密封在防水外壳中，复合电桩监控模块由于默认安装位置接近于充电桩最高点位置附近，仅空气开关触发信号线接入防水接线盒。另防水接线盒中将充电桩原有线路接入，用受控于装置的空气开关隔断与内部的供电关联确保在存在浸水安全风险情况下的供电可靠性。
超声波距离感应雷达定期判别是否有物体到达当前停车位，其且与充电桩之间的距离为可充电距离，若是，则摄像头对物体进行拍照，由车牌识别专用芯片利用照片对车牌进行识别，若车牌识别存在异常则启动停车超时处理判别机制，若正确识别车牌，则判断当前车辆是否为新能源车辆，若不是，则启动停车超时处理判别机制，若是，则判断当前移动互联运维装置及对应的充电桩是否处于工作状态，若是，则进入下一个周期，若处于非工作状态，则启动停车超时处理判别机制。
停车超时处理判别机制被启动后，数据汇总CPU经由运维服务器向接入互联网的后台或用户发出停车位被非法占用告警，同时上报识别得到的车牌号码，便于用户或相关管理方及时进行处理。
另一组超声波距离感应雷达垂直对地面扫描，结合多点采样的信息，以少数服从多数判定新的地平面(即水平面)平均高度对预设的水平面阈值进行响应。当达到运维设备商设定的阈值时触发摄像头拍下水情及车位是否有车的信息以供运维商进行维护与操作，并发送1次带图片的彩信信息给到用户提醒尽快移车以免财产损失。进一步的，当水位继续升高，若充电桩充电插头未放置回充电桩锁止固定位，则以充电桩插头拖地时最低参考点高度。当达到阈值，则主动断开密封于防水盒中的充电桩接线电源，利用装置自带锂电池继续对外定期发送水位信息直至锂电池供电中断或运维人员检修后恢复设备功能，反之若充电桩插头正确归位并锁止在充电桩上，则按照运维商预设的设备最低无短路保护点高度进行断电保护。
5、天线：实现信号放大，特别是地下室环境的移动数据接到露天环境，实现与通讯基站的数据交互。若放置场地空旷也可支持设备定位，方便运维人员搜索有关设备。
由于设备升级对现有的充电桩产生对应影响。以一个符合国网标准的充电桩为特例，原有充电桩自启动到最终完成充电及计费独立完成，新增充电桩移动互联运维装置之后，设备与外部服务器存在了可以实时交互的通道，可将至少GB/T27930-2011涉及的必要项数据与运维服务器进行交互。整个改造后的充电桩与本发明新增的设备组成的***运行流程图如图3所示，包括以下步骤：
步骤1、充电桩及与充电桩相连的移动互联运维装置上电后分别进行自检。移动互联运维装置自检分为通讯自检与占位模块自检。通讯自检包括移动通讯模块自检与充电桩基础数据交互等，一旦通讯失败则判定为运维装置自检失败。占位模块自检包括，摄像头拍照能力自检，超声波距离初始化，车位标示识别等。
充电桩及移动互联运维装置分别判定自身的自检状态，移动互联运维装置将与其相连的充电桩的自检状态汇总后连同自身的自检状态打包后上传至运维服务器，由运维服务器将各移动互联运维装置及各充电桩的自检状态汇总后上传至接入互联网的管理端，由管理端根据接收到的自检状态判断各充电桩及移动互联运维装置是否正常，若是，进入下一步，若否，则相应的充电桩及移动互联运维装置等待管理端的异常检修；
在此过程中，若运维服务器与移动互联运维装置无法建立通信，则将相应的移动互联运维装置的自检状态标记为异常，等待管理端的异常检修；
步骤2、充电桩自主运行，移动互联运维装置与已运行的充电桩进行数据交互，并同时与运维服务器进行数据交互，移动互联运维装置定期和/或实时向运维服务器上传运维数据；
充电桩自主运行后，超声波距离识别模块定期判别是否有物体到达当前停车位，其且与充电桩之间的距离为可充电距离，若是，则摄像头对物体进行拍照并利用照片对车牌进行识别，若车牌识别存在异常则启动停车超时处理判别机制，若正确识别车牌，则判断当前车辆是否为新能源车辆，若不是，则启动停车超时处理判别机制，若是，则判断当前移动互联运维装置及对应的充电桩是否处于工作状态，若是，则进入下一个周期，若处于非工作状态，则启动停车超时处理判别机制。
步骤3、充电桩自主运行状态下，另一组超声波距离感应雷达垂直对地面扫描，结合多点采样的信息，以少数服从多数判定新的地平面(即水平面)平均高度对预设的水平面阈值进行响应。当达到运维设备商设定的阈值时触发摄像头拍下水情及车位是否有车的信息以供运维商进行维护与操作，并发送1次带图片的彩信信息给到用户提醒尽快移车以免财产损失。进一步的，当水位继续升高，若充电桩未归位，则以充电桩拖地时最低点为参考点主动断开密封于防水盒中的充电桩接线电源，利用装置自带锂电池继续对外定期发送水位信息直至锂电池供电中断或运维人员检修后恢复设备功能，反之若充电桩归位，则按照运维商预设的设备最低无短路保护点高度进行断电保护。

Claims (6)

1.一种用于充电桩的移动互联运维***，包括具有本地计费功能的充电桩，其特征在于，还包括独立于充电桩的移动互联运维装置及至少一台带有互联网接入功能的运维服务器，其中：
移动互联运维装置包括内部数据通讯模块、数据汇总CPU、移动数据通讯模块及复合电桩监控模块，其中：
移动互联运维装置与至少一个充电桩相连后，由数据汇总CPU通过内部数据通讯模块与充电桩进行数据交互，同时，多个移动互联运维装置的所有数据汇总CPU通过各自的移动数据通讯模块经由无线网络与一台运维服务器进行数据交互；用户利用智能终端通过互联网接入运维服务器，从而通过相应的移动互联运维装置查看对应的充电桩的状态或通过相应的移动互联运维装置向对应的充电桩下达指令；
复合电桩监控模块用于：1)识别当前停车位是否被非新能源汽车占用或新能源汽车在完成充电后是否未及时驶离当前停车位，若是，则通过数据汇总CPU经由运维服务器及互联网向用户发出告警；
2)识别当前水位信息，对充电桩浸水漏电风险进行防护。
2.如权利要求1所述的一种用于充电桩的移动互联运维***，其特征在于，所述复合电桩监控模块包括超声波距离识别模块一及摄像头，超声波距离识别模块一定期判别是否有物体到达当前停车位，其且与充电桩之间的距离为可充电距离，若是，则摄像头对物体进行拍照并利用照片对车牌进行识别，若车牌识别存在异常则启动停车超时处理判别机制，若正确识别车牌，则判断当前车辆是否为新能源车辆，若不是，则启动停车超时处理判别机制，若是，则判断当前移动互联运维装置及对应的充电桩是否处于工作状态，若是，则进入下一个周期，若处于非工作状态，则启动停车超时处理判别机制；
停车超时处理判别机制被启动后，数据汇总CPU经由运维服务器向接入互联网的后台或用户发出停车位被非法占用告警，同时上报识别得到的车牌号码，便于用户或相关管理方及时进行处理。
3.如权利要求2所述的一种用于充电桩的移动互联运维***，其特征在于，所述复合电桩监控模块还包括超声波距离识别模块二，超声波距离传感模块二设置成垂直对地面扫描，实时获得最低平面与超声波距离传感模块二之间的实时平面高度距离，并设定不同的平面高度阈值，当实时平面高度距离达到各平面高度阈值时，通过摄像头获取地面图像，并将获取的图像与车牌信息上传至运维服务器及车牌信息所对应的用户。
4.如权利要求3所述的一种用于充电桩的移动互联运维***，其特征在于，设定最高平面保护阈值，当所述实时平面高度距离达到最高平面保护阈值时，则所述复合电桩监控模块触发充电桩的断电保护功能，随后复合电桩监控模块利用剩余电量始终定期对外发送必要信息，直至自检确认水位退回通知运维恢复充电桩供电，或运维人员在剩余电量无法自持供电对外传输信号之后，定期检修恢复充电桩供电。
5.一种基于权利要求1所述***的用于充电桩的移动互联运维方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、充电桩及与充电桩相连的移动互联运维装置上电后分别进行自检，充电桩及移动互联运维装置分别判定自身的自检状态，移动互联运维装置将与其相连的充电桩的自检状态汇总后连同自身的自检状态打包后上传至运维服务器，由运维服务器将各移动互联运维装置及各充电桩的自检状态汇总后上传至接入互联网的管理端，由管理端根据接收到的自检状态判断各充电桩及移动互联运维装置是否正常，若是，进入下一步，若否，则相应的充电桩及移动互联运维装置等待管理端的异常检修；
在此过程中，若运维服务器与移动互联运维装置无法建立通信，则将相应的移动互联运维装置的自检状态标记为异常，等待管理端的异常检修；
步骤2、充电桩自主运行，移动互联运维装置与已运行的充电桩进行数据交互，并同时与运维服务器进行数据交互，移动互联运维装置定期和/或实时向运维服务器上传运维数据；
充电桩自主运行后，超声波距离识别模块一定期判别是否有物体到达当前停车位，其且与充电桩之间的距离为可充电距离，若是，则摄像头对物体进行拍照并利用照片对车牌进行识别，若车牌识别存在异常则启动停车超时处理判别机制，若正确识别车牌，则判断当前车辆是否为新能源车辆，若不是，则启动停车超时处理判别机制，若是，则判断当前移动互联运维装置及对应的充电桩是否处于工作状态，若是，则进入下一个周期，若处于非工作状态，则启动停车超时处理判别机制；
步骤3、充电桩自主运行状态下，超声波距离识别模块二垂直对地面扫描，结合多点采样的信息，以少数服从多数判定新的地平面平均高度对预设的水平面阈值进行响应，当达到运维设备商设定的阈值时触发摄像头拍下水情及车位是否有车的信息以供运维商进行维护与操作，并发送1次带图片的彩信信息给到用户提醒尽快移车以免财产损失。
6.如权利要求5所述的一种用于充电桩的移动互联运维方法，其特征在于，当地平面平均高度达到最高平面保护阈值时，若充电桩充电插头未归位锁止，则以充电桩插头拖地时为最低参考点，主动断开密封于防水盒中的充电桩接线电源，利用装置自带锂电池继续对外定期发送地平面平均高度信息直至锂电池供电中断或运维人员检修后恢复设备功能，若充电桩归位，则按照运维商预设的设备最低无短路保护点高度进行断电保护。
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